JVM类加载及双亲委派机制

loadClass的类加载过程

加载（class文件） >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

• 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的 main()方法，new对象等等，
  在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
• 验证：校验字节码文件的正确性
• 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
• 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如 main()方法)替换为指向数据所存内存的指
  针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用。
• 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块。

类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的 引用、
对应class实例\
的引用等信息。 
类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用 对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，
会创建一个对应的Class 类型的 对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。
注意，主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。 jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是
使用到时才加载。

双亲委派机制

引导类（Bootstrap ）加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如 rt.jar、charsets.jar等
扩展类（Extension ）加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR 类包
应用程序类（APP）加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类
自定义加载器（如Tomcat自定义加载器）：负责加载用户自定义路径下的类包

双亲委派机制 即 加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再 委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的 类加载路径中查找并载入目标类

源码中的体现

 //ClassLoader的loadClass方法，里面实现了双亲委派机制 
 protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) 
 throws ClassNotFoundException 
 { 
 synchronized (getClassLoadingLock(name)) { 
 // 检查当前类加载器是否已经加载了该类 
 Class<?> c = findLoadedClass(name); 
 if (c == null) { 
 long t0 = System.nanoTime(); 
 try { 
 if (parent != null) { //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类 
 c = parent.loadClass(name, false); 
 } else { //如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类 
 c = findBootstrapClassOrNull(name); 
 } 
 } catch (ClassNotFoundException e) { 
 // ClassNotFoundException thrown if class not found 
 // from the non‐null parent class loader 
 } 

 if (c == null) { 
 // If still not found, then invoke findClass in order 
 // to find the class. 
 long t1 = System.nanoTime(); 
 //都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类 
 c = findClass(name); 

 // this is the defining class loader; record the stats 
 sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 ‐ t0); 
 sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); 
 sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); 
 } 
 } 
 if (resolve) { //不会执行 
 resolveClass(c); 
 } 
 return c; 
 } 
 }

1. 首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接 返回。
2. 如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加 载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加 载。
3. 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的 findClass方法来完成类加载。

为什么要设计双亲委派机制？

• 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心 API库被随意篡改
• 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一 次，保证被加载类的唯一性

打破双亲委派机制

以Tomcat打破双亲委派机制为例：

1. 一个web容器可能需要部署两个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的 不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是 独立的，保证相互隔离。
2. 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则，如果服务器有10个应用程 序，那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
3. web容器也有自己依赖的类库，不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑，应该让容器的 类库和程序的类库隔离开来
   
   tomcat的几个主要类加载器：

• commonLoader：Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat容 器本身以及各个Webapp访问；
• catalinaLoader：Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不 可见
• sharedLoader：各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于所有 Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见；
• WebappClassLoader：各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前 Webapp可见，比如加载war包里相关的类，每个war包应用都有自己的WebappClassLoader，实现相互隔离，比如不同war包应用引入了不同的spring版本， 这样实现就能加载各自的spring版本；

从图中的委派关系中可以看出：

CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用， 从而实现了公有类库的共用，而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则 与对方相互隔离。
WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader 实例之间相互隔离。
而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的 就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例， 并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。